[发明专利]地下工程围岩结构特征原位探测与分级方法

权利要求书

1.地下工程围岩结构特征原位探测与分级方法，其特征在于，包括：

建立岩体抗压强度随钻反演模型，得到岩体抗压强度以及岩体抗压强度与钻进深度变化曲线；

根据岩体抗压强度随钻进深度变化曲线的响应特征，建立岩体结构面参数随钻反演模型；

基于岩体结构面参数随钻识别模型得到岩体结构面参数，并确定岩体完整性系数；

根据岩体完整性系数与岩体抗压强度，建立围岩原位随钻分级模型，得到岩体基本质量指标，以对围岩进行原位随钻分级；

建立岩体钻进过程中的随钻参数与岩体抗压强度的关系式，得到岩体抗压强度随钻反演模型：

其中，σ_c为岩体抗压强度，N为钻头转速，V为钻进速度，M为钻进扭矩，F为钻进压力，R为钻头半径，κ为钻头倾角，β为切削刃与水平方向夹角，γ为切削角，δ为摩擦角，μ为摩擦系数，L_u为各列切削刃长度，x为钻头切削刃列数；

所述岩体结构面参数随钻反演模型为：

其中，h为结构面位置，α为结构面角度，w为结构面宽度，H_a为岩体抗压强度曲线开始下降时的钻进深度，D_def为结构面偏转距离，S_dri为钻孔间距，L为抗压强度曲线降低宽度。

2.根据权利要求1所述的地下工程围岩结构特征原位探测与分级方法，其特征在于，利用数字钻探测试系统开展地下工程围岩数字钻探试验，获取岩体随钻参数、岩体抗压强度与完整性系数。

3.根据权利要求1所述的地下工程围岩结构特征原位探测与分级方法，其特征在于，岩体抗压强度随钻进深度变化曲线的响应特征为：

对岩体进行多孔钻进测试，钻孔编号为i，i=2, 3, … , m，m为整数，钻孔间距为S_dri，当钻孔i的钻头遇到结构面前端面时，抗压强度曲线开始下降，此时钻进深度为H_ai；当钻头穿过结构面遇到结构面后端面时，抗压强度曲线下降至最低点H_bi，当钻头再次进入岩石时，抗压强度曲线开始上升并最终恢复平稳。

4.根据权利要求3所述的地下工程围岩结构特征原位探测与分级方法，其特征在于，抗压强度曲线降低宽度L=H_bi-H_ai；结构面偏转距离D_def= H_ai+1- H_ai；

其中，H_ai+1表示当钻孔i+1的钻头遇到结构面前端面，抗压强度曲线开始下降时的钻进深度。